WO2006111464A1 - Verwendung eines leichtbaustahls - Google Patents

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WO2006111464A1
WO2006111464A1 PCT/EP2006/061233 EP2006061233W WO2006111464A1 WO 2006111464 A1 WO2006111464 A1 WO 2006111464A1 EP 2006061233 W EP2006061233 W EP 2006061233W WO 2006111464 A1 WO2006111464 A1 WO 2006111464A1
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WO
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hinge
steel
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lightweight
door
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PCT/EP2006/061233
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Inventor
Jörg Linnenbrink
Original Assignee
Friedr. Fingscheidt Gmbh
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Publication date
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Publication of WO2006111464A1 publication Critical patent/WO2006111464A1/de

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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05DHINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D11/00Additional features or accessories of hinges
    • E05D11/10Devices for preventing movement between relatively-movable hinge parts
    • E05D11/1028Devices for preventing movement between relatively-movable hinge parts for maintaining the hinge in two or more positions, e.g. intermediate or fully open
    • E05D11/105Devices for preventing movement between relatively-movable hinge parts for maintaining the hinge in two or more positions, e.g. intermediate or fully open the maintaining means acting perpendicularly to the pivot axis
    • E05D11/1064Devices for preventing movement between relatively-movable hinge parts for maintaining the hinge in two or more positions, e.g. intermediate or fully open the maintaining means acting perpendicularly to the pivot axis with a coil spring perpendicular to the pivot axis
    • E05D11/1071Devices for preventing movement between relatively-movable hinge parts for maintaining the hinge in two or more positions, e.g. intermediate or fully open the maintaining means acting perpendicularly to the pivot axis with a coil spring perpendicular to the pivot axis specially adapted for vehicles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05DHINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D9/00Flaps or sleeves specially designed for making from particular material, e.g. hoop-iron, sheet metal, plastics
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E05LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53Type of wing
    • E05Y2900/531Doors

Definitions

  • the invention relates to the use of a high-strength, aluminum and silicon-containing lightweight structural steel.
  • Such a steel is known from EP 889 144 B1, whose subject of the application is based on the problem to find a good cold forming, especially good thermoformable, lightweight structural steel with a tensile strength up to 1100 MPa and TRIP and TWIP properties with alloyed inexpensive elements and therefore inexpensive to produce and is suitable for the production of highly stressed sheet metal parts.
  • the solution to this problem is brought about in accordance with EP 889 144 B1 by the use of a cold-formable, in particular deep-drawable, austenitic lightweight structural steel which has a tensile strength up to 1100 MPa and TRIP (Transformation Induced Plasticity) and TWIP (Twinning Induced Plasticity) properties.
  • the steel known from EP 889 144 B1 has (in percent by mass) the following composition: 1 to 6% Si, 1 to 8% Al, the sum of the aluminum and silicon contents being less than 12%, 10 to 30% Mn , the remainder consisting essentially of iron including the usual steel accompanying elements.
  • this lightweight steel contains 2 to 4% of Si and Al and 24 to 26% Mn and the remainder essentially iron.
  • the steel is used as a sheet according to the said patent for body parts and stiffening body panels.
  • a possible use as a material for hot and / or cold-rolled sheets for used in the cryogenic temperature tanks and / or piping is called.
  • Steels composed according to patent EP 889 144 B1 are characterized by flow stresses of 400 MPa, which, as a result of the high solidification rate, have tensile strength values up to 1100 MPa and equal expansion values up to 70% and maximum elongations up to 90%.
  • Such a steel has an austenitic structure as well as TRIP and TWIP properties within the alloying range, each with 3% Si and Al and 25% Mn, remainder Fe, while remaining almost constant at temperatures below - 150 C elongation values up to 65% Energy consumption rate of up to 0.5 J / mm 3 reached.
  • the invention is based on the object to supply the known, initially mentioned lightweight steel a new purpose.
  • This object is achieved according to the invention by the use of a cold-formable, in particular readily deep-drawable, austenitic lightweight structural steel which has a tensile strength of up to 1100 MPa and TRIP and TWIP properties and a chemical composition with (in% by mass) 10 to 30% Mn, 1 to 6 % Si and 1 to 8% Al, wherein the summation of Al + Si is at most 12%, and the remainder consisting essentially of iron, including conventional steel accompanying elements, as a casting material for the manufacture of fittings, such as hinged parts.
  • the invention is based on the finding that the outstanding properties of the lightweight structural steel used according to the invention, as it is also described with further intrinsically or optionally present properties, are described in EP 889 144 B1, already after casting - and the steel is in the fine state. , Sand or chill casting - castable - can be used for the purpose of the invention.
  • the fitting parts are hinge door holder, preferably for vehicle doors, and thus fulfill the function of a high load bearing. It is particularly important to emphasize the high ductility of the steel, which prevents the hinges from being destroyed, especially tearing, in the event of a side impact on a vehicle.
  • hinge parts are each designed as one-piece molded parts, in particular made of light metal die-cast or as pressed or forged parts.
  • a light-metal die cast part does not meet the required strength values, so that special methods, such as vacuum diecasting or vacuum casting or else thixotropic casting, are mentioned as being known, in order to avoid this disadvantage.
  • special methods such as vacuum diecasting or vacuum casting or else thixotropic casting, are mentioned as being known, in order to avoid this disadvantage.
  • the steel according to the present invention such methods need not be practiced and it can advantageously still high yield strengths and elongation at break can be achieved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a hinge door holder in a first
  • FIGS. 2 to 5 are perspective views of parts of a hinge door holder in a second embodiment, in which the invention can find application,
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views of parts of a hinge door holder in a third embodiment, in which the invention can be applied.
  • FIG. 1 shows a door hinge with integrated door holder, in particular for vehicle doors, which consists of a first hinge half 2 and a second hinge half 4 connected thereto by means of a hinge pin.
  • the door holder has a fastened to a hinge half 2, spring-loaded locking member 6, such as a ball on.
  • the spring-loaded locking member 6 is rigidly arranged on the hinge half 2 in a housing 8 on the latching plane of a latching arm 10 resiliently.
  • This cooperating with the locking member 6 locking arm 10 is formed on the other hinge half 4, which also has locking recesses 12 for the locking member 6.
  • the latching plane of the latching arm is formed by an insert 14 made of plastic, which may preferably consist of glass fiber reinforced polyamide.
  • the hinge halves 2, 4 consist of a cast material which is formed from a cold-formable, in particular readily deep-drawable, austenitic lightweight structural steel, which has a tensile strength of up to 1100 MPa and TRIP and TWIP properties and a chemical composition having (in mass%) 10 to 30% Mn, 1 to 6% Si, and 1 to 8% Al, wherein the summation of Al + Si is at most 12%, and the remainder substantially Iron, including standard steel components.
  • the lightweight steel can be cast in fine, sand or chill casting.
  • the lightweight steel in mass%) 2.0 to 4.0% Si, 2.0 to 4.0% Al, 24 to 26% Mn, balance essentially iron, including conventional steel accompanying elements
  • a preferred embodiment of the hinge door holder is that the lightweight steel (in% by mass) each contains 3% Al and Si and 25% Mn, balance essentially iron, including conventional steel accompanying elements.
  • a hinge door holder shown in Fig. 2-5, this consists of two, by means of a hinge pin (reference numeral 16 in Fig. 5) pivotally connected about an unspecified axis of rotation hinge parts 2, 4.
  • hinge parts 2, 4 the same casting material used in the invention as the first embodiment, a variant for the first hinge part 2 in perspective detail view in Fig. 4 and another variant in a perspective exploded view with other parts of the hinge door holder in Fig. 5 is shown.
  • An individual view of the second hinge part is shown in FIG. 3.
  • the hinge door holder can also be used in particular for vehicle doors, wherein the first hinge part 2 is associated in particular with a stationary vehicle frame part and the second hinge part 4 with the pivoting vehicle door.
  • Fig. 2 shows a plan view of the second hinge part 4 in assembly with the first hinge part 2, from which it can be seen that between the two hinge parts 2, 4, which could also be referred to as hinge halves 2, 4, as in the first embodiment, a is integrated, wherein the Rastein device 30 on the one hand from at least one kinematically connected to the first hinge part 2 and spring-loaded in a direction perpendicular to the axis of rotation acting latching element 6 and on the other hand from a kinematically connected to the second hinge part 4, substantially circular sector-shaped and coaxial with respect to its radius of curvature to the axis of rotation arranged, at least one, preferably two, with the latching element 6 cooperating latching point (s) 12 having track 32nd
  • hinge pin 16 can be detachably connected to the first hinge part 2 via connecting means such that the hinge parts 2, 4 by releasing the connecting means while maintaining the connection between the hinge pin 6 and the second hinge part 4 and the latter associated locking device 30 are separable.
  • the Rastein device 30 is housed within a with the second hinge part 4 - preferably integrally connected housing 40, within the housing 40, this stationary track 32 and a latching element 6 leading, with the hinge pin 16 torque-connected guide member 46 are arranged.
  • Fig. 2 also illustrates that the locking element 6 is arranged displaceably in a radial direction to the rotational axis in an unspecified guide receptacle of the guide member 46 and acted upon by a spring element 52 in the direction of the track 32 with spring force F.
  • the locking element 6 is formed as a roller and rotatably mounted about an axis 54 in a piston-like manner in the guide member 46 receiving part 56 about an axis parallel to the hinge axis of rotation.
  • the track 32 is formed by a releasably retained in the housing 40 insert part 60, wherein the locking points 12 are formed in particular as latching depressions 62 adapted to the locking element 6 contour.
  • the track 32 and the locking element 6 in the region of its peripheral surface are made of different materials - on the one hand of metal with a defined roughened surface structure and on the other hand of such an elastically resilient material that between the locking element 6 and the raceway 32 by elastic deformation of the resilient material a flat contact with adhesion is achieved.
  • the locking element 6 is made of metal which has the defined roughened, in particular knurled surface structure, while the track 32 of the elastically yielding material, in particular a plastic having a hardness in the range of 72 to 80 Shore D, consists.
  • the spring force F acting on the latching element 6 can preferably be influenced over the range of movement by means of a control device 70, in particular such that in the area of the latching points 12 a reinforced latching is effected.
  • the spring element 52 acting on the latching element 6 is supported on the other side by a support element 72 movably arranged in the spring-action direction, which on its side opposite the spring element 52 has control cams 76 for increasing or reducing the spring force F interacts.
  • the housing 40 of the second hinge part 4 whose wall is designated by the reference numeral 42 is formed integrally with a mounting plate 80.
  • the wall 42 designated by the reference numeral 64 dovetail grooved guides, which must be given special attention during demolding after casting, so that they are not damaged.
  • the first hinge part 2 consists of a substantially plate-shaped mounting section 180 with which the first hinge part 2 can be fastened to a particularly vertical mounting surface. and consists of a cantilever-like projecting support portion 200 which is connectable via the hinge pin 6 with the second hinge part 4.
  • a screw of the connecting means can engage in an axial threaded bore of the hinge pin 16, which is, however, in view of the invention of minor importance and therefore not shown in detail.
  • FIG. 5 as an alternative to FIG. 4, a variant of embodiment of the first hinge part 2 is illustrated, which consists of a stamped bent shaped part made of sheet steel.
  • the third embodiment of a hinge door holder shown in FIGS. 6 and 7, in which the invention can be used, has, like the first and second embodiments, a first hinge half (column part 2) and a second hinge half (door part 4) connected thereto by means of a hinge pin 16. on.
  • a first hinge half column part 2
  • a second hinge half door part 4
  • metal eg Aluminum
  • both or at least one of the hinge parts 2, 4 may again consist of the cast material according to the invention.
  • the door part 4 comprises a steel core part 4K, which is surrounded by a plastic extrusion 4U, which forms a housing 40.
  • the steel core part 4K may consist of the cast material according to the invention.
  • the Kunststoffumspritzung 4LJ - trained similar to the second training - career 32 be integrated as a content in the housing 40 insert part 60, wherein the locking points 12 are in turn formed in particular as locking recesses 62 adapted to the locking element 6 contour.
  • the locking element 6 is not shown in Fig. 6 and 7, but it may - as in the second embodiment - preferably a barrel-like rolling body or - as by the embodiment of the slider 106 in Fig. 7 with two springs 107 - also to act two balls.
  • the raceway 32 should be formed of an elastically resilient material such that a flat contact with adhesion is achieved between the locking element and the raceway 32 by elastic deformation of the resilient material.
  • the housing 40 content Erten insert 60 is made with the track 32 and the locking points 62, optionally together and the same material with a sliding bushing 105, as a plastic injection, wherein the housing 40th With a comparatively higher strength and the insert part 60 with a comparatively higher elastic compliance advantageously can be produced in a favorable manufacturing technology by a two-component injection.
  • the invention is not limited to the feature combination defined in claim 1, but may also be defined by any other combination of certain features of all individually disclosed features. This means that in principle virtually every single feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, the claim 1 is to be understood only as a first formulation attempt for an invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften sowie eine chemische Zusammensetzung mit (in Masse-%) 10 bis 30 % Mn, 1 bis 6 % Si, und 1 bis 8 % Al aufweist, wobei der summarische Anteil von Al + Si maximal 12 % beträgt, und der Rest im Wesentlichen aus Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente besteht, als Gußwerkstoff zur Herstellung von Beschlagteilen, wie Scharnierteilen im Fahrzeugbau.

Description

Friedr. Fingscheidt GmbH, Friedrichstraße 29, D-42551 Velbert
Verwendung eines Leichtbaustahls
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines hochfesten, Aluminium und Silicium enthaltenden Leichtbaustahls.
Ein derartiger Stahl ist aus der EP 889 144 B1 bekannt, deren Anmeldegegenstand das Problem zu Grunde liegt, einen gut kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfä- higen, Leichtbaustahl mit einer Zugfestigkeit bis 1100 MPa und mit TRIP- und TWIP-Eigenschaften zu finden, der mit preiswerten Elementen legiert und daher kostengünstig herstellbar ist und zur Herstellung von hoch beanspruchten Blechteilen verwendbar ist. Die Lösung dieses Problems wird gemäss der EP 889 144 B1 durch die Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls herbeigeführt, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- (Transformation Induced Plasticity) und TWIP- (Twinning Induced Plasticity) Eigenschaften aufweist.
Der aus der EP 889 144 B1 bekannte Stahl weist (in Masseprozent) folgende Zusammensetzung auf: 1 bis 6 % Si, 1 bis 8 % AI, wobei die Summe des Aluminium- und des Siliciumgehaltes kleiner als 12 % ist, 10 bis 30 % Mn, wobei der Rest im Wesentlichen aus Eisen einschliesslich der üblichen Stahlbegleitelemente besteht. Bevorzugt enthält dieser Leichtbaustahl je 2 bis 4 % Si und AI sowie 24 bis 26 % Mn und als Rest im wesentlichen Eisen.
Der Stahl wird als Blech gemäß dem genannten Patent für Karosserieteile und versteifende Karosserieelemente eingesetzt. Auch ein möglicher Einsatz als Werkstoff für warm- und/oder kaltgewalzte Bleche für im Tieftemperaturbereich eingesetzte Behälter und/oder Rohrleitungen wird genannt. Gemäß dem Patent EP 889 144 B1 zusammengesetzte Stähle zeichnen sich durch Fliessspannungen von 400 MPa aus, die infolge der hohen Verfestigungsrate Zugfestigkeitswerte bis 1 100 MPa aufweisen und Gleichmassdehnungswerte bis 70 % sowie maximale Dehnungen bis 90 % erzielen.
Ein solcher Stahl weist innerhalb des Legierungsbereichs mit jeweils 3 % Si und AI und 25 % Mn, Rest Fe, ein austenitisches Gefüge sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften auf, wobei er bei Temperaturen unter - 150 C Dehnungswerte bis 65 % bei nahezu konstant gebliebener Energieverzehrrate von bis zu 0,5 J/mm3 erreichte.
Diese hohen Werte der Energieabsorption (dissipative Energie) beruhen auf einer ver- formungsinduzierten martensitischen Phasentransformation und der intensiven Zwillingsbildung in der Austenitphase und bleiben - wie auch die mechanischen Eigenschaften - bei extrem hohen Umformgeschwindigkeiten von bis zu 103 s"1 erhalten. Desgleichen bleibt die ausgezeichnete Plastizität der beschriebenen Stähle bis zu tiefen Temperaturen erhalten.
Darüber hinaus erreichen aus der EP 889 144 B1 bekannte Stahlqualitäten infolge des Vorhandenseins des vergleichsweise hohen Gehaltes an den Legierungselemente AI, Si und Mn eine bis auf 7 g/cm3 abgesenkte Dichte.
Aufgrund des geschilderten Eigenschaftsspektrums wird in der EP 889 144 B1 eine besondere Eignung von warm- und gegebenenfalls kaltgewalzten Bleche aus dem beschriebenen Stahl für crashstabile Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen abgeleitet, und - wie bereits erwähnt - für die Cryogentechnik als Behälter- und Rohrleitungswerkstoff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde den bekannten, eingangs genannten Leichtbaustahl einem neuen Verwendungszweck zuzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften sowie eine chemische Zusammensetzung mit (in Masse-%) 10 bis 30 % Mn, 1 bis 6 % Si und 1 bis 8 % AI aufweist, wobei der summarische Anteil von AI + Si maximal 12 % beträgt, und der Rest im Wesentlichen aus Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente besteht, als Gußwerkstoff zur Herstellung von Beschlagteilen, wie Scharnierteilen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäß verwendeten Leichtbaustahls, so wie er auch mit weiteren immanent oder optional vorhandenen Eigenschaften, in der EP 889 144 B1 beschrieben ist, schon nach einem Gießen - und der Stahl ist im Fein-, Sand- oder Kokillenguss - vergießbar - für den erfindungsgemäßen Anwendungszweck nutzbar gemacht werden können.
Hierbei ist erfindungsgemäß insbesondere eine Verwendung bevorzugt, bei der die Beschlagteile Scharniertürhalter, vorzugsweise für Fahrzeugtüren, sind und die damit die Funktion einer hohen Lastaufnahme erfüllen. Es ist dabei vor allem die hohe Duktilität des Stahls hervorzuheben, die bei einem Seitenaufprall auf ein Fahrzeug verhindert, dass die Scharniere zerstört werden, insbesondere reißen.
Insbesondere in der DE 31 37 134 A1 und der EP 893 565 B1 sind verschiedene Ausführungen von Scharniertürhaltern von Fahrzeugtüren dargestellt, bei denen die Erfindung Anwendung finden kann. So sind gemäß der EP 893 565 B1 Scharnierteile jeweils als einstückige Formteile, insbesondere aus Leichtmetall-Druckguss oder als Press- bzw. Schmiedeteile, ausgebildet. Hierbei kann es vorkommen, dass ein Leichtmetall-Druckgussteil den geforderten Festigkeitswerten nicht genügt, so dass spezielle Verfahren, wie Vakuum-Druckguss oder Vakural-Giessen oder auch ein thixotropes Giessen als bekanntermaßen anwendbar genannt sind, um diesen Nachteil zu vermeiden. Bei einer Verwendung des Stahls gemäß der vorliegenden Erfindung als Gußwerkstoff für die Scharnierteile müssen derartige Verfahren nicht praktiziert werden und es können vorteilhafterweise dennoch hohe Streckgrenzen und Bruchdehnungen erzielt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
Anhand von einigen in der Zeichnung dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispielen und Ausführungsvarianten soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Scharniertürhalters in einer ersten
Ausführungsform, bei der die Erfindung Anwendung finden kann,
Fig. 2 bis 5 perspektivische Darstellungen von Teilen eines Scharniertürhalters in einer zweiten Ausführungsform, bei der die Erfindung Anwendung finden kann,
Fig. 6 und 7 perspektivische Darstellungen von Teilen eines Scharniertürhalters in einer dritten Ausführungsform, bei der die Erfindung Anwendung finden kann.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionell einander entsprechende Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Türscharnier mit integriertem Türhalter, insbesondere für Fahrzeugtüren, das aus einer ersten Scharnierhälfte 2 und einer mit dieser mittels eines Scharnierstiftes verbundenen zweiten Scharnierhälfte 4 besteht. Der Türhalter weist dabei ein an einer Scharnierhälfte 2 befestigtes, federbelastetes Rastglied 6, wie eine Kugel, auf. Das federbelastete Rastglied 6 ist dabei starr an der Scharnierhälfte 2 in einem Gehäuse 8 über der Rastebene eines Rastarmes 10 federnd angeordnet. Dieser mit dem Rastglied 6 zusammenwirkende Rastarm 10 ist an der anderen Scharnierhälfte 4 ausgebildet, die auch Rastausnehmungen 12 für das Rastglied 6 aufweist. Die Rastebene des Rastarms ist durch ein Einsatzteil 14 aus Kunststoff gebildet, das bevorzugt aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehen kann. Die jeweiligen Drehachsen des Türhalters und des aus den beiden Hälften 2, 4 gebildeten Scharniers - fallen in einer gemeinsamen Achse X-X aufeinander, die durch einen Scharnierstift 16 definiert ist. Für das Öffnen des Scharniers ist ein Endanschlag vorgesehen, der durch Fortsätze 18 gebildet ist, die jeweils an Scharnierbuchsen 20 der beiden Scharnierhälften 2, 4 ausgebildet sind.
Die Scharnierhälften 2, 4 bestehen aus einem Gußwerkstoff, der aus einem kalt- umformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, austenitischen Leichtbaustahl gebildet ist, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften sowie eine chemische Zusammensetzung mit (in Masse-%) 10 bis 30 % Mn, 1 bis 6 % Si, und 1 bis 8 % AI aufweist, wobei der summarische Anteil von AI + Si maximal 12 % beträgt, und der Rest im Wesentlichen aus Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente besteht. Der Leichtbaustahl kann im Fein-, Sand- oder Kokillenguss vergossen sein.
Im Besonderen kann vorgesehen sein, dass der Leichtbaustahl (in Masse-%) 2,0 bis 4,0 % Si, 2,0 bis 4,0 % AI, 24 bis 26 % Mn, Rest im Wesentlichen Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente enthält, wobei eine bevorzugte Ausführung des Scharniertürhalters darin besteht, dass der Leichtbaustahl (in Masse-%) jeweils 3 % AI und Si sowie 25 % Mn, Rest im wesentlichen Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente enthält.
Bei der in Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführung eines Scharniertürhalters besteht dieser aus zwei, mittels eines Scharnierstiftes (Bezugszeichen 16 in Fig. 5) um eine nicht näher bezeichnete Drehachse schwenkbeweglich verbundenen Scharnierteilen 2, 4. Von den Scharnierteilen 2, 4, die aus dem gleichen, erfindungsgemäß verwendeten Gußwerkstoff wie die erste Ausführung bestehen, ist eine Variante für das erste Scharnierteil 2 in perspektivischer Einzeldarstellung in Fig. 4 und eine weitere Variante in perspektivischer Explosionsdarstellung mit weiteren Teilen des Scharniertürhalters in Fig. 5 dargestellt. Eine Einzeldarstellung des zweiten Scharnierteils zeigt Fig. 3.
Der Scharniertürhalter kann ebenfalls insbesondere für Fahrzeugtüren zur Anwendung kommen, wobei das erste Scharnierteil 2 insbesondere einem ortsfesten Fahrzeug- Rahmenteil und das zweite Scharnierteil 4 der schwenkbeweglichen Fahrzeugtür zugeordnet ist.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das zweite Scharnierteil 4 im Zusammenbau mit dem ersten Scharnierteil 2, aus der ersichtlich ist, dass zwischen den beiden Scharnierteilen 2, 4, die wie in der ersten Ausführung ebenfalls als Scharnierhälften 2, 4 bezeichnet werden könnten, eine verschiedene Relativdrehstellungen definierende Rasteinrichtung 30 integriert ist, wobei die Rastein richtung 30 einerseits aus mindestens einem kinematisch mit dem ersten Scharnierteil 2 verbundenen und in einer zur Drehachse senkrechten Wirkrichtung federbelasteten Rastelement 6 besteht sowie andererseits aus einer kinematisch mit dem zweiten Scharnierteil 4 verbundenen, im wesentlichen kreissektorförmigen und bezüglich ihres Krümmungsradius zur Drehachse koaxial angeordneten, mindestens eine, vorzugsweise zwei, mit dem Rastelement 6 zusammenwirkende Raststelle(n) 12 aufweisenden Laufbahn 32.
Für diese zweite Ausführung ist besonders charakteristisch, dass der Scharnierstift 16 mit dem ersten Scharnierteil 2 über Verbindungsmittel derart lösbar verbunden werden kann, dass die Scharnierteile 2, 4 durch Lösen der Verbindungsmittel unter Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen dem Scharnierstift 6 und dem zweiten Scharnierteil 4 sowie der letzterem zugeordneten Rasteinrichtung 30 trennbar sind.
Die Rastein richtung 30 ist innerhalb eines mit dem zweiten Scharnierteil 4 - vorzugsweise einstückig - verbundenen Gehäuses 40 untergebracht, wobei innerhalb des Gehäuses 40 die hierzu ortsfeste Laufbahn 32 sowie ein das Rastelement 6 führendes, mit dem Scharnierstift 16 drehmomentschlüssig verbundenes Führungsteil 46 angeordnet sind.
Fig. 2 veranschaulicht auch, dass das Rastelement 6 in einer zur Drehachse radialen Richtung verschiebbar in einer nicht näher bezeichnete Führungsaufnahme des Führungsteils 46 angeordnet und von einem Federelement 52 in Richtung der Laufbahn 32 mit Federkraft F beaufschlagt ist.
Das Rastelement 6 ist dabei als Rolle ausgebildet und über eine Achse 54 in einem kolbenartig in dem Führungsteil 46 angeordneten Aufnahmeteil 56 um eine zur Scharnier-Drehachse parallele Rotationsachse drehbar gelagert.
Die Laufbahn 32 ist von einem lösbar in dem Gehäuse 40 gehalterten Einsatzteil 60 gebildet, wobei die Raststellen 12 insbesondere als Rastvertiefungen 62 mit an das Rastelement 6 angepaßter Kontur ausgebildet sind.
Die Laufbahn 32 sowie das Rastelement 6 im Bereich seiner Umfangsfläche bestehen aus verschiedenen Materialien - und zwar einerseits aus Metall mit einer definiert aufgerauhten Oberflächenstruktur und andererseits aus einem derart elastisch nachgiebigen Material, daß zwischen dem Rastelement 6 und der Laufbahn 32 durch elastische Verformung des nachgiebigen Materials ein flächiger Anlagekontakt mit Kraftschluß erreicht wird. 7
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Rastelement 6 aus Metall besteht das die definiert aufgerauhte, insbesondere gerändelte Oberflächenstruktur aufweist, während die Laufbahn 32 aus dem elastisch nachgiebigen Material, insbesondere einem Kunststoff mit einer Härte etwa im Bereich von 72 bis 80 Shore-D, besteht.
Die das Rastelement 6 beaufschlagende Federkraft F kann bevorzugt über den Bewegungsbereich hinweg mittels einer Steuereinrichtung 70 beeinflußt werden, und zwar insbesondere derart, daß im Bereich der Raststellen 12 eine verstärkte Rastung bewirkt wird.
Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das das Rastelement 6 beaufschlagende Federelement 52 anderseitig über ein in dem Führungsteil 46 in Feder-Wirkrichtung beweglich angeordnetes Abstützelement 72 abgestützt ist, welches auf seiner dem Federelement 52 gegenüberliegenden Seite mit Steuernocken 76 zur Erhöhung oder Reduzierung der Federkraft F zusammenwirkt.
Was die Ausführung des zweiten Scharnierteils 4 als Gussstück betrifft, so ist in Fig. 3 erkennbar, dass das Gehäuse 40 des zweiten Scharnierteils 4. dessen Wandung mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist, einstückig mit einer Montageplatte 80 ausgebildet ist. Besonders hervorzuheben sind dabei in der Wandung 42 die mit dem Bezugszeichen 64 bezeichneten schwalbenschwanzartigen Nutführungen, denen bei der Entformung nach dem Gießen besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss, damit sie nicht beschädigt werden.
Was die, insbesondere gegossene, Ausführung des ersten Scharnierteils 2 betrifft, so ist Fig. 4 zu entnehmen, dass das erste Scharnierteil 2 aus einem im wesentlichen plat- tenförmigen Montageabschnitt 180, mit dem das erste Scharnierteil 2 an einer insbesondere vertikalen Montagefläche befestigbar ist, sowie aus einem kragarmartig vorspringenden Tragabschnitt 200 besteht, der über den Scharnierstift 6 mit dem zweiten Scharnierteil 4 verbindbar ist. Durch eine Lochöffnung, die in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet ist, kann eine Schraube der Verbindungsmittel in eine axiale Gewindebohrung des Scharnierstiftes 16 eingreifen, was jedoch im Hinblick auf die Erfindung von untergeordneter Bedeutung und daher nicht im Detail dargestellt ist.
In 5 ist - alternativ zu Fig. 4 - eine Ausführungsvariante des ersten Scharnierteils 2 veranschaulicht, welches als Stanzbiegeformteil aus Stahlblech besteht. Durch diese 8
Darstellung wird insbesondere die Einbaulage des Scharnierstiftes 16 veranschaulicht, die auch für die in Fig. 4 dargestellte Variante charakteristisch ist. Des Weiteren wird daran deutlich, dass die beiden Scharnierteile 2, 4 nicht zwangsläufig aus dem gleichen Material bestehen und in gleicher technologischer Weise gefertigt sein müssen, wenngleich es sich bei dem Stahl von der Zusammensetzung her um das gleiche Material wie für ein erfindungsgemäß gegossenes Teil handeln kann. Um eine sichere, starre Befestigung des Scharnierstiftes 16 zu erreichen, ist gemäß Fig. 5 zweckmässigerweise ein Buchsenelement 84 vorgesehen.
Die in Fig. 6 und 7 gezeigte dritten Ausführungsform eines Scharniertürhalters, bei der die Erfindung Anwendung finden kann, weist wie die erste und zweite Ausführung eine erste Scharnierhälfte (Säulenteil 2) und einer mit dieser mittels eines Scharnierstiftes 16 verbundene zweite Scharnierhälfte (Türteil 4) auf. Als weitere vorhandene Teile zeigt die Explosionsdarstellung in Fig. 6: eine vorzugsweise aus Stahl bestehende Unterlage 101 , ein vorzugsweise metallisches Dichtpad 102, eine vorzugsweise aus Stahl bestehende Kegelschraube 103 zur Befestigung des Scharnierstiftes 16, vorzugsweise stählerne Karoserieschrauben 104, insbesondere aus Kunststoff hergestellte Gleitbuchsen 105, einen vorzugsweise aus Stahl bestehenden Gleiter 106, Druckfedern 107, ein Gleitergehäuse 108 und eine Hülse 109, die wie der Gleiter 106 ebenfalls bevorzugt aus Stahl gefertigt sein können, eine Laufbuchse 110, sowie eine Dichtung 11 1 und einen Deckel 112 für das Türteil 4, wobei die Laufbuchse 110 und die Dichtung 111 bevorzugt aus Kunststoff und der Deckel 112 aus Metall, z.B. Aluminium, bestehen können.
Auch bei dieser Ausführung können beide oder mindestens eines der Scharnierteile 2, 4 wiederum aus dem erfindungsgemäßen Gußwerkstoff bestehen.
Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführung, bei der - wie aus Fig. 7 hervorgeht - das Türteil 4 ein Stahlkernteil 4K umfaßt, das mit einer Kunststoffumspritzung 4U umgeben ist, die ein Gehäuse 40 bildet. Hierbei kann insbesondere das Stahlkernteil 4K aus dem erfindungsgemäßen Gußwerkstoff bestehen. Dadurch entsteht ein Verbundteil, in dem sich die vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere Festigkeitseigenschaften, des Stahls mit denen des Kunststoffs, beispielsweise seiner geringeren Dichte, in optimaler Weise verbinden können. In die Kunststoffumspritzung 4LJ kann die - ähnlich wie bei der zweiten Ausbildung ausgebildete - Laufbahn 32 als ein in dem Gehäuse 40 gehalterten Einsatzteil 60 integriert sein, wobei die Raststellen 12 wiederum insbesondere als Rastvertiefungen 62 mit an das Rastelement 6 angepaßter Kontur ausgebildet sind. Das Rastelement 6 ist in Fig. 6 und 7 nicht dargestellt, es kann sich aber dabei - wie in der zweiten Ausführung - bevorzugt um einen tonnenartigen Rollkörper oder - wie durch die Ausführung des Gleiters 106 in Fig. 7 mit zwei Federn 107 - auch um zwei Kugeln handeln.
Wie bereits erwähnt, sollte die Laufbahn 32 derart aus einem elastisch nachgiebigen Material gebildet sein, daß zwischen dem Rastelement und der Laufbahn 32 durch elastische Verformung des nachgiebigen Materials ein flächiger Anlagekontakt mit Kraftschluß erreicht wird. Hierzu ist es gemäß der dritten Ausführung der Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass auch das in dem Gehäuse 40 gehalterten Einsatzteil 60 mit der Laufbahn 32 und den Raststellen 62, gegebenenfalls gemeinsam und materialeinheitlich mit einer Gleitbuchse 105, als eine Kunststoffspritzung hergestellt ist, wobei das Gehäuse 40 mit einer vergleichsweise höheren Festigkeit und das Einsatzteil 60 mit einer vergleichsweise höheren elastischen Nachgiebigkeit vorteilhafterweise auf fertigungstechnisch günstige Weise durch eine Zweikomponenten- spritzung hergestellt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen und optional vorhandene Details, wie diese insbesondere in der DE 31 37 134 A1 und der EP 893 565 B1 beschrieben sind.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, daß grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Claims

10Patentansprüche
1. Verwendung eines kaltumformbaren, insbesondere gut tiefziehfähigen, auste- nitischen Leichtbaustahls, welcher eine Zugfestigkeit bis 1100 MPa sowie TRIP- und TWIP-Eigenschaften sowie eine chemische Zusammensetzung mit (in Masse-%) 10 bis 30 % Mn, 1 bis 6 % Si, und 1 bis 8 % AI aufweist, wobei der summarische Anteil von AI + Si maximal 12 % beträgt, und der Rest im Wesentlichen aus Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente besteht, als Gußwerkstoff zur Herstellung von Beschlagteilen, wie Scharnierteilen (2, 4, 4K).
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadu rch gekennzeichnet, dass der Leichtbaustahl (in Masse-%) 2,0 bis 4,0 % Si, 2,0 bis 4,0 % AI, 24 bis 26 % Mn, Rest im Wesentlichen Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente enthält.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadu rch gekennzeichnet, dass der Leichtbaustahl (in Masse-%) jeweils 3 % AI und Si sowie 25 % Mn, Rest im wesentlichen Eisen, einschliesslich üblicher Stahlbegleitelemente enthält.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leichtbaustahl im Fein-, Sandoder Kokillenguss vergossen wird.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein unter Einsatz des Leichtbaustahls gefertigtes Beschlagteil ein Scharniertürhalter, insbesondere für Fahrzeugtüren, ist.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadu rch gekennzeichnet, dass der Scharniertürhalter durch ein Türscharnier mit integriertem Türhalter gebildet ist und aus einer ersten Schar 11
nierhälfte (2) sowie einer mit dieser, insbesondere mittels eines Scharnierstiftes (16) verbindbaren, zweiten Scharnierhälfte (4) besteht, wobei - zumindest teilweise - die erste Scharnierhälfte (2) und/oder die zweite Scharnierhälfte (4) aus dem Leichtbaustahl bestehen.
7. Verwendung, insbesondere nach Anspruch 5 oder 6, dadu rch gekennzeichnet, dass der Scharniertürhalter durch ein Türscharnier mit integriertem Türhalter gebildet ist und aus einer ersten Scharnierhälfte (2) sowie einer mit dieser verbindbaren zweiten Scharnierhälfte (4) besteht, wobei eine der Scharnierhälfte (2, 4), insbesondere die an einer Fahrzeugtür befestigbare zweite Scharnierhälfte (Türteil 2) ein aus dem Leichtbaustahl bestehendes Kernteil (4K) aufweisen, das mit einer, vorzugsweise ein Gehäuse (40) bildenden Umspritzung (4U) aus Kunststoff umgeben ist.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadu rch geken nzeich net, dass die das aus dem Leichtbaustahl bestehende Kernteil (4K) umgebende Umspritzung (4U) in einer Zweikom- ponentenspritzung gemeinsam mit einem in der Umspritzung (4U) gehalterten Einsatzteil (60) gebildet wird, das eine Laufbahn (32) und Raststellen (62) für ein Rastelement (6) aufweist.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadu rch geken nzeich net, dass das Einsatzteil (60) gemeinsam und materialeinheitlich mit einer Gleitbuchse (105) für einen die Scharnierhälften (2, 4) verbindenden Scharnierstift (16) gespritzt ist.
10. Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, dadu rch geken nzeich net, dass das ein Gehäuse (40), das aus der Umspritzung (4U) des Kernteils (4K) gebildet ist einer vergleichsweise höheren Festigkeit als das Einsatzteil (60) und das Einsatzteil (60) eine vergleichsweise höheren elastischen Nachgiebigkeit als das Gehäuse (40) aufweist.
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